Investigadores de la Universidad de Tsukuba han desarrollado un nuevo tipo de material cristalino que cambia de color que puede usarse para indicar la presencia de agua. El cambio de tono es lo suficientemente dramático como para ser medido por el ojo humano sin ayuda. Este trabajo podría conducir a la creación de sensores "vapocrómicos" altamente sensibles que pueden mostrar si un gas o vapor de agua en particular está presente sin la necesidad de energía externa.

Los sensores químicos son importantes para muchos procesos industriales. Para garantizar la seguridad y la eficiencia, Las fábricas a menudo necesitan ser monitoreadas para detectar gases potencialmente tóxicos o incluso un exceso de humedad. Los sensores de vapor de agua son particularmente importantes, pero pueden tener una vida útil limitada o requerir energía externa. Para abordar esto, Los científicos de la Universidad de Tsukuba han inventado un nuevo material cristalino que cambia de color cuando se expone al vapor de agua. Dentro del cristal Las moléculas de ramificación largas llamadas dendrímeros se mantienen unidas por las fuerzas de van der Waals.

"Los dendrímeros de carbazol aromáticos que contienen anillos de carbono están anclados a un núcleo de dibenzofenazina, "explica el autor principal, el profesor Yohei Yamamoto." Curiosamente, a pesar de que las fuerzas de van der Waals generalmente se consideran relativamente débiles, el cristal permanece unido durante el funcionamiento ".

El equipo de investigación también caracterizó ampliamente el nuevo material. Además de estudiar el color tanto en estado hidratado como deshidratado mediante espectroscopia, los científicos utilizaron técnicas que incluían el análisis de difracción de rayos X monocristalino y en polvo, así como análisis termogravimétrico. Sobre la base de los resultados experimentales y los cálculos de la teoría funcional de la densidad teórica, pudieron determinar el mecanismo molecular responsable de las diferentes apariciones bajo diferentes concentraciones de agua. Las propiedades de cambio de color del cristal provienen de cambios de conformación en los dendrímeros. Tras la exposición al vapor de agua, los planos de las unidades de carbazol más externas en el cristal se retuercen simultáneamente. Este movimiento cambia las energías de los orbitales electrónicos, lo que hace que los electrones absorban diferentes colores de luz.

"Creemos que nuestros hallazgos conducirán a una mayor exploración de los cristales porosos de van der Waals, al igual que los marcos organometálicos que han encontrado un lugar en la química, "Dice el profesor Yamamoto." Este trabajo puede conducir a una nueva clase de sensores de gas que pueden funcionar en lugares de difícil acceso, porque no requieren alimentación externa ".